白骑士的Python教学进阶篇 2.2 异常处理

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在编写程序时，我们不可避免地会遇到各种各样的错误，这些错误可能来自于代码的逻辑错误、用户输入错误、外部资源问题等。异常处理是编程中处理这些错误的一种机制，它允许我们在程序运行过程中捕获和处理这些错误，从而提高程序的健壮性和用户体验。

异常的概念

在Python中，异常（Exception）是一种在程序执行过程中发生的错误事件，它会导致程序的正常流程被中断。异常的出现通常意味着程序在某个地方遇到了无法处理的情况，例如试图打开一个不存在的文件、除以零或者访问一个不存在的索引等。

Python提供了一套完整的异常处理机制，用于捕获和处理这些错误。异常处理机制包括以下几个部分：

异常的捕获：通过 ’try‘ 语句来捕获可能会发生的异常。

异常的处理：通过 ‘except’ 语句来处理捕获到的异常。

清理工作：通过 ’finally‘ 语句来执行一些清理工作，无论是否发生异常都会执行。

异常的抛出：通过 ‘raise’ 语句来手动抛出一个异常。

try, except, finally语句

Python的异常处理使用 ‘try’ , ‘except’, ‘finally’ 语句来实现。下面我们详细介绍这些语句的用法和作用。

try和except语句

‘try’ 和 ‘except’ 语句用于捕获和处理异常。‘try’ 块中的代码是可能会发生异常的代码，当异常发生时，程序会跳转到对应的 ’except‘ 块中执行相应的处理逻辑，例如：

try:# 可能会引发异常的代码result = 10 / 0except ZeroDivisionError:# 处理异常的代码print("除数不能为零！")

在上面的例子中，‘try’ 块中的代码试图进行除以零的操作，这会引发一个’ZeroDivisionError‘ 异常。‘except’ 块捕获到了这个异常并打印了一条错误消息。

我们还可以捕获多种不同类型的异常，每种异常类型对应一个 ‘except’ 块，例如：

try:# 可能会引发异常的代码result = int("abc")except ZeroDivisionError:# 处理除以零的异常print("除数不能为零！")except ValueError:# 处理值错误的异常print("无法将字符串转换为整数！")

在这个例子中，‘try’ 块中的代码试图将一个字符串转换为整数，这会引发一个 ‘ValueError’ 异常。对应的 ‘except’ 块捕获到了这个异常并打印了一条错误消息。

finally语句

‘finally’ 块中的代码无论是否发生异常都会被执行，通常用于释放资源或进行一些清理工作，例如：

try:# 可能会引发异常的代码result = 10 / 0except ZeroDivisionError:# 处理异常的代码print("除数不能为零！")finally:# 清理工作的代码print("清理工作完成。")

在这个例子中，无论 ‘try’ 块中是否发生异常，‘finally’ 块中的代码都会被执行。即使在‘except’ 块中捕获并处理了异常，’finally‘ 块也会被执行。

综合示例

下面是一个包含 ‘try’, ‘except’, 和 ‘finally’ 语句的综合示例：

def read_file(file_path):try:file = open(file_path, 'r')data = file.read()print("文件内容：", data)except FileNotFoundError:print("文件未找到，请检查文件路径。")except Exception as e:print(f"发生了一个未知错误：{e}")finally:try:file.close()except UnboundLocalError:print("文件未打开，无需关闭。")# 调用函数
read_file("nonexistent_file.txt")

在这个例子中，我们定义了一个读取文件的函数 ‘read_file’。‘try’块中的代码试图打开并读取一个文件，如果文件不存在，会引发 ‘FileNotFoundError’ 异常，并由对应的 ‘except’ 块处理。如果发生了其他类型的异常，则会被通用的 ‘except’ 块捕获。‘finally’ 块中的代码用于确保在程序结束前关闭文件，即使在 ‘try’ 块中发生了异常也不例外。

自定义异常

除了Python内置的异常类型外，我们还可以定义自己的异常类型，以便更好地描述和处理特定的错误情况。自定义异常需要继承内置的 ‘Exception’ 类，例如：

class CustomError(Exception):def __init__(self, message):self.message = messagedef risky_function(value):if value < 0:raise CustomError("值不能为负数！")else:return valuetry:result = risky_function(-1)except CustomError as e:print(f"捕获到自定义异常：{e.message}")

在这个例子中，我们定义了一个自定义异常类 ‘CustomError’，并在 ‘risky_function’ 函数中使用 ‘raise’ 语句抛出这个异常。在 ‘try’ 块中调用这个函数，当传入负数时会引发自定义异常，并由 ‘except’ 块捕获并处理。

自定义异常类可以包含更多的信息和方法，以便在处理异常时提供更多的上下文和辅助功能，例如：

class CustomError(Exception):def __init__(self, message, code):self.message = messageself.code = codedef __str__(self):return f"[Error {self.code}]: {self.message}"def risky_function(value):if value < 0:raise CustomError("值不能为负数！", 1001)else:return valuetry:result = risky_function(-1)except CustomError as e:print(f"捕获到自定义异常：{e}")

在这个扩展的例子中，自定义异常类 ‘CustomError’ 包含了一个错误代码属性 ‘code’，并重写了 ‘__str__’ 方法，以提供更详细的错误信息。在处理异常时，可以根据不同的错误代码进行不同的处理逻辑。